Výroba potravin a nutriční hodnota (N321020)
Seminář mléko a mléčné výrobky
Hlavní témata z Složení mléka druhy nutriční hodnota – jednotlivé složky prvovýrobní faktory
z Vliv technologických operací a skladování na nutriční hodnotu mléčných výrobků z Fortifikace mléčných výrobků z Biologicky aktivní složky mléka a jejich izolace z Modifikace složek mléka pro zlepšení nutriční hodnoty laktosová intolerance – hydrolýza laktosy hydrolýza bílkovin
z Mýty o mléce
Fortifikace mléčných výrobků z vitamin D z Ca, Fe, I z vláknina z náhrada mléčného tuku z ω-3 MK z kojenecká výživa
Biologicky aktivní složky mléka a jejich izolace
Kaseinomakropetid z vznik syrovátka 1,2 -1,5 g/L
z vlastnosti struktura - glykosylace biologická aktivita MO vyšší org.
funkční vlastnosti
z izolace z aplikace
Sacharidická složka CMP Monosacharid Disacharid Trisacharid Trisacharid Tetrasacharid O-R (56%). Tetrasacharid*
GalNAc-O-R (0.8%), Gal β1→3 GalNAc-O-R (6.3%), NeuAc α2→3 Gal β1→3 GalNAc-O-R (18.4%), Gal β1→3 (NeuAc α2→6) GalNAc-O-R (18.5%), NeuAc α2→3 Gal β1→3 (NeuAc α2→6) GalNAcGalβ1→3 GalNAc β1→6 (Gal β1→3) GalNAc-O-R
Další biologicky aktivní složky mléka z Laktoferin a laktoperoxidasa z Imunoglobuliny z Kasomorfiny z IGF
Modifikace složek mléka ovlivňující nutriční hodnotu
Hydrolýza laktosy z význam řešení laktosové intolerance syntéza galaktooligosacharidů zlepšení rozpustnosti zvýšení sladivosti
z postupy minerální kyseliny ionexy působení β-galaktosidasy
β-Galaktosidasa (x laktasa) EC 3.1.2.23
z výskyt a zdroje enzymu tenké střevo nejvíce ve střední části jejunum, méně duodenum a ileum
mikrobiální zdroje Î bakteriální kvasinkové plísňové - termostabilita, pH optimum, A. niger x A. oryzae
(rostlinné zdroje, ...)
z vlastnosti Î z mechanismus působení Î
Mikrobiální zdroje β-galaktosidasy
Í
Vlastnosti β-galaktosidasy
Í2 Í1
Mechanismus působení β-galaktosidasy
β-Galaktosidasa
z aktivita enzymu syntetický
substrát
ONPG
(o-nitrophenyl-β-D-
galaktopyranosid) laktosa (U = 1 μmol uvolněné glukosy / min )
z vliv složení substrátu - viz vlastnosti Î z inhibice kvasinková β-galaktosidasa Ca2+ galaktosa glukosa
plísňová β-galaktosidasa galaktosa (A. niger x A. oryzae)
Malabsorpce laktosy - laktosová intolerance
z příčina - pokles aktivity β-galaktosidasy dané geneticky β-galaktosidasa není indukovatelná
z příznaky průjmy nadýmání
z diagnostika biopsie zátěžový test – dávka laktosy na lačno test krevní glukosy před a po podání test obsahu vodíku v dechu interpretace testů – dávka laktosy, individ. rozdíly, ...
Laktosová intolerance z výrobky vhodné pro lidi s intolerancí laktosy laktosa pouze v mléce – x výrobky obsahující mléko, syrovátku, podmáslí (čokolády, cukrovinky, sušenky, ... ) typy výrobků Low lactose milk (> 70 - 80 % hydrolýza) Lactose free milk (< 0,01 % laktosy) naše legislativa – vyhl. 54/2004 potraviny s nízkým obsahem laktosy – max. 1 % bezlaktózové – max. 0,01 %, ne volná galaktosa
Výskyt laktosové intolerance
Výskyt laktosové intolerance
Holden & Mace, 1997
Výroba mléka a syrovátky se sníženým obsahem laktosy Hydrolýza při nízké teplotě (5 °C) přes noc domácí příprava průmyslově (2x tepelné ošetření) - cena vyšší o 50-70%
Tetra-lacta proces UHT mléko s přídavkem enzymu (10 mg/kg) sterilovaného mebránovou filtrací (hydrolýza 7 - 10 dní při 20 °C) - čistota enzymu
Imobilizovaný enzym CA vlákna - šaržový proces - Miláno 10 000 l/den; ztráta aktivity 10% po 50 šaržích) Valio (fenol-formaldehydová pryskyřice) 20000 l/16-20h, 150-200 dní 50 % ztráta aktivity.
Hydrolýza laktosy po chromatografické separaci (Valio) Hrubý enzymový extrakt (L. bulgaricus) Membránové reaktory
Transferasová aktivita β-galaktosidasy
z tvorba galaktooligosacharidů z struktura
Galaktooligosacharidy - vlastnosti
z prebiotické vlastnosti - složka funkčních potravin z zlepšení vstřebávání minerálních látek z nekariogenní z sladká chuť (< 1/2 sacharosy) z nízká energetická hodnota (1/2 sacharosy) z reologie výrobků z stabilita
Galaktooligosacharidy - výroba
z roztok laktosy s vysokou koncentrací (50 °C) z demineralizace, filtrace z sirup nebo sušení z chromatografická separace Galaktooligosacharidy - aplikace
z fermentované mléčné výrobky z KDV z nápoje z cukrovinky
z Další modifikace složek hydrolýza bílkovin snížení alergenicity změna funkčních vlastností senzorické vlastnosti
Mýty o mléce
Výroba potravin a nutriční hodnota Seminář oleje a tuky
Oleje a tuky - Nejvýznamnější zdroj energie - Zdroj bioaktivních látek – esenciální mastné kyseliny - Nosič minoritních látek – vitaminů rozpustných v tucích - Dodávají typickou chuť a texturu potravinám
Rostlinné a živočišné oleje a tuky Živočišné Rostlinné -
Palmový olej (38,0 mil t)
-
Sójový olej (36,7 mil t)
-
Řepkový olej (18,4 mil t)
-
Slunečnicový olej (11,4 mil t)
-
Bavlníkový olej (5,0 mil t)
-
Podzemnicový olej (4,2 mil t)
-
Olivový olej (3,0 mil t)
-
Kukuřičný olej (2,3 mil t)
-
Palmojádrový olej (4,4 mil t)
-
Kokosový tuk (2,9 mil t)
-
Sezamový olej (0,9 mil t)
-
Lněný olej (0,7 mil t)
-
Hovězí lůj (8,5 mil t) Sádlo (8,0 mil t) Mléčný tuk (6,9 mil t) Rybí olej (1,0 mil t)
Obsah tuku a jeho složení ve vybraných potravinách
dnes již <1%
Složení tuků 1, Homolipidy – estery jednosytných alkoholů (vosky) - estery glycerolu – triacylglyceroly, diacylglyceroly, monoacylglyceroly O
R1 O O R3
O O
R2
O
2, Heterolipidy – fosfolipidy – fosfatidy, lysofosfatidy, sfingofosfolipidy - glykolipidy
3, Komplexní lipidy – lipoproteiny, mukolipidy
Složení tuků 4, Doprovodné látky – uhlovodíky (skvalen) - alifatické alkoholy - ketony - triterpenoidy a steroidy – 4,4-dimethylsteroly, 4-methylsteroly, 4-demethylsteroly (= steroly) - vitaminy rozpustné v tucích - lipofilní barva (karotenoidy, chlorofyly) - přírodní antioxidanty – fenolové kyseliny
skvalen
Esenciální mastné kyseliny • •
Mastné kyseliny, které je nutné tělu dodávat formou potravy, tělo si je neumí syntetizovat Prekurzory eikosanoidů (prostaglandiny, leukotrieny, prostacykliny,…)
• • • • •
Kyselina linolová – 9,12-cis,cis-oktadekadienová k. Kyselina linolenová – 9,12,15- all cis-oktadekatrienová k. Kyselina arachidonová – 5,8,11,14-all cis-eikosatetraenová Kyselina eikosapentaenová – 5,8,11,14,17-all cis-eikosapentaenová Kyselina dokosahexaenová – 4,7,10,13,16,19-all cis-dokosahexanenová
•
Rostlinného původu – především k. linolová a k. linolenová (olej slunečnicový, řepkový, sójový) Živočišného původu – EPA, DHA (rybí olej)
•
COOH
DHA
Steroly • Rostlinného původu - β-sitosterol (nejvíce zastoupený) - kampesterol - stigmasterol - Δ5-avenasterol - redukují vstřebávání cholesterolu
HO
β-sitosterol
Steroly Celkový obsah sterolů v některých rostlinných olejích
Steroly • Živočišného původu – cholesterol – lidské tělo obsahuje asi 100 g cholesterolu – 1/3 je přítomna v mozku a nervových tkáních, 1/3 ve svalech a 1/3 v buněč. membr. – je důležitý a nezbytný při produkci žlučových solí (emulgátorů) v játrech, steroidních hormonů a vitaminu D v kůži
HO
Steroly • Živočišného původu – cholesterol – zvýšená hladina cholesterolu v krvi je jedním z faktorů zvyšující riziko vzniku ischemické choroby srdeční - oxidační produkty cholesterolu se mohou podílet na vzniku aterosklerózy. Tyto produkty vznikají při různých manipulacích se surovinou, v čerstvé surovině se nevyskytují
Steroly Obsah cholesterolu v potravinách živočišného původu
Vitaminy rozpustné v tucích - vit. A – retinoidy - β-karoten – avitaminosa – šeroslepost, inhibice růstu, deformace kostí - vit. D – kalciferoly –hypovitaminosa – děti – křivice, dospělí – měknutí a deformace vyvinutých kostí - vit. E – tokoferoly, tokotrienoly – antioxidant (ochrana buněčných membrán) - vit. K – fyllochinon, menachinony – deficience – poruchy srážlivosti krve
Zastoupení tokoferolů a tokotrienolů v olejích
Antioxidanty • látky, které oddalují oxidaci lipidů (reagují s volnými radikály) • in vivo (reakce s bílkovina a nukleovými kyselinami) x in vitro - řepkový olej – k. sinapová, p-hydroxybenzoová (2500 mg/100g) - slunečnicový olej – k. chlorogenová, kávová, ferulová (102 mg/100 g) - podzemnicový olej – k. p-kumarová, ferulová - lněný olej – k. ferulová, sinapová - vitamín E - antioxidant
Antioxidanty a oxidace lipidů • rychlost oxidace závisí na mnoha faktorech (přístup kyslíku, charakter substrátu – nenasycenost MK, přítomnost prooxidantů, antioxidantů) • substrát – MK – s počtem dvojných vazeb se oxidace zrychluje • iniciace, propagace, terminace – vznik hydroperoxidů = primární oxidační produkty • sekundární oxidační produkty – aldehydy, ketony, polymery, oxokyseliny,… - vznik nežádoucí vůně, chuti výrobků, potencionálně karcinogenních látek
Olivový olej - Španělsko, Itálie, Řecko - rozdělení – extra panenský olivový olej - panenský olivový olej - olivový olej - olivový olej z pokrutin - lampate - fenolové sloučeniny jsou zodpovědné za charakteristické aroma panenských olivových olejů - oleuropein, demethyloleuropein, hydroxytyrosol, tyrosol, k. vanilová, p-kumarová
Získávání olejů
Rafinace olejů
Rafinace olejů Hydratace surového oleje - surový rostlinný olej – 0,6 – 3,2 % fosfolipidů = 250 – 1300 ppm P - odstranění fosfolipidů ze surového oleje - termolabilita - při kontaktu s vodou by vznikaly emulze - senzorické hledisko (usazování na dně lahví)
fosfatidylcholin
Rafinace olejů Hydratace surového oleje - hydratační činidlo: voda, kyselina citrónová, fosforečná - 70 – 90 °C; míchání, sedimentace/odstředivky - hodnota fosfolipidů v hydratovaném oleji - 80 – 120 ppm P – pro alkalickou rafinaci - 8 – 12 ppm P – pro fyzikální rafinaci
- vznik hydratačních kalů, které obsahu fosfolipidy, glykolipidy, triacylglyceroly - použití hydratačních kalů – výroba lecithinu (emulgátory pro margaríny, zmrzliny, pekařské výrobky, kosmetika, farmacie,..)
Rafinace olejů Alkalická rafinace - hydratovaný olej – 0,5 – 3 % vMK - odstranění volných mastných kyselin - senzorické hledisko (drsnost) - -COOH skupina reaktivní - VMK destilují s vodní parou (problém při smažení) - nežádoucí ztráta triacylglycerolů O OH
kyselina palmitová
Rafinace olejů Alkalická rafinace - vodný roztok NaOH (0,5 – 3 %) - 50 – 90 °C, sedimentace/odstředivky - koncentrace vMK po alkalické rafinaci – 0,1 % - vznik soapstocku – soli mastných kyselin, TAG
Rafinace olejů Bělení - odstranění - barviv (karoteinoidy, feofytiny) - zbytků vMK - těžkých kovů - polycyklické aromatické uhlovodíky - adsorpce na bělicí hlince (aktivním uhlí) – 1,0 – 1,5 % - 80 – 95 °C, 4 – 9 kPa, míchání, filtrace
Rafinace olejů Deodorace - odstranění - těkavých látek - zbytků vMK - nežádoucí ztráty antioxidantů (tokoferolů) a sterolů - 180 – 240 °C, 0,5 – 1,0 kPa, destilace s vodní parou - možný vznik trans-mastných kyselin (vyšší časová prodleva) - deodorační kondenzát – 50 – 60 % vMK, 25 % steroly, 10 % tokoferoly - zdroj sterolů a tokoferolů → RAFINOVANÝ OLEJ
Rafinace olejů Fyzikální rafinace - hydratace, bělení, fyzikální rafinace - odstranění - vMK - těkavých látek - tokoferolů a sterolů - stejné podmínky jako u deodorace, ale větší množství destilátu - destilát mastných kyselin – 99 % vMK, 1 % steroly a tokoferoly
Výrobky z olejů a tuků • Oleje • Margaríny - emulze voda v oleji - vitaminizace (přídavek vit. rozp. v tucích) - v olejové fázi přítomné ω-3 a ω-6 MK - nové technologie přípravy tukové násady → obsah trans-MK pod 1 % • Tuky na pečení, shorteningy – oxidační stabilita tuku, splnění nutričních požadavků, textura a chutnost výrobku • Oleje a tuky na smažení – vysoká oxidační stabilita, nutriční požadavky
Modifikace tuků a olejů, výroba tukové násady
Výrobky z olejů a tuků • Majonézy - emulze olej ve vodě (olej, ocet, vaječný žloutek, cukr, sůl, hořčice, pepř) - obsah oleje 65 – 80 % - oxidační stabilita, nesmí obsahovat tuk ve vykrystalizované podobě při teplotě 4 °C • Dresinky - emulze olej ve vodě - obsah oleje 30 – 40 % - navíc obsahují látky pro zvýšení fyzikální stability (škroby, gumy, emulgátory)
Výrobky z olejů a tuků • Čokolády a tuky pro cukrovinky - kakaové máslo – základ (většinou), je drahé - dodává charakteristickou tvrdost a křehkost při pokojové teplotě, má strmou křivku tání, taje při teplotě 32 – 34 °C - složení čokolády - čokoládová hmota – 40 %, cukr – 48 %, kakaové máslo – 12 %, lecithin, další složky - mléčná čokoláda – méně kak. másla + 3,5 – 9 % mléčného tuku - bílá čokoláda – není přítomna kakaová hmota • Náhrada mléčného tuku – např. zmrzliny (kokosový tuk)
